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刘建湖舰船驶向深蓝需要一流的抗爆能力

2009年刘建湖(前排中)与国际同行专家共进工作晚餐

  我们都知道,炸弹在水中爆炸的现象与在空气中爆炸不同,但是它究竟有哪些差异?
  刘建湖,中国船舶重工集团公司第七O二研究所(以下简称702所)舰船抗爆抗冲击专业领域学术带头人。他1987年毕业于南京工学院一般力学专业研究生班,2002年获中国舰船研究院船舶与海洋结构物设计制造专业博士学位,在舰船结构和设备的冲击载荷、介质与结构的瞬态相互作用、结构的强非线性瞬态动响应和破坏、结构破损后的剩余强度、浮筏及设备的抗冲击设计、计算和评估方法、舰船抗爆抗冲击实验技术等方面开展了系统研究,解决了舰艇研制过程中多项技术“瓶颈”;曾获“江苏省有突出贡献的中青年专家”称号,是全国优秀100篇博士论文获得者、国防科技工业优秀博士学位获得者,获国家科技进步特等奖一项,省部级科技进步奖16项;现任国际船舶与海洋工程结构大会军船委员会委员,中国振动工程学会常务理事,中国力学学会爆炸力学专业委员会委员。
关于水下爆炸过程,刘建湖这样给我们做科普:“水下爆炸与空中爆炸一样,是化学能瞬间释放的过程,开始也有一团火,同时冲击波就以大约1500m/s的速度冲出来;与空中爆炸相比,水中爆炸冲击波压力要高得多,并在爆心处形成巨大的气泡;气泡的脉动会产生破坏力巨大的脉动载荷,在一定条件下气泡会失稳产生破坏力更大的射流载荷;近水面爆炸时,会产生像椰子树一样的水花,很漂亮!”这个过程虽然“漂亮”,却蕴含了巨大的破坏力,同时也深藏着许多技术奥妙。实船试验表明,在特定条件下,一发重型鱼雷可击沉一艘排水量8000吨级驱逐舰。
  深入钻研舰艇在水下爆炸和冲击作用下的毁伤机理,从而研究出抗爆抗冲击防护方法,提高舰船抗爆抗冲击能力,这是刘建湖长期从事的工作。
  刘建湖说,在舰船抗爆方面,重要的基础问题是载荷问题。水下冲击波打到船体以后,由于流固运动耦合作用,使船体所承受的实际载荷分析变得十分复杂。“我们工作的主要内容,就是研究当水下强冲击载荷作用于舰船时,得出船体结构和设备所承受的真实载荷,预报毁伤程度,提出改进措施,试验验证设计结果,评估舰船和设备的生命力和抗冲击能力。”关于自己的成绩,刘建湖用语平实质朴:“在舰船抗爆抗冲击领域,我只是做了一些具体的工作。”
  刘建湖所说的“一些具体工作”是指,他将美国科学家Geers等发展的流固相互作用方法加以改进,使之能够适用于声学材料结构与水下冲击波的流固相互作用,从而拓展了该方法的适用范围,适应了舰艇声隐身要求大量使用声学材料的需求。刘建湖还研究了舰船结构爆炸时的破坏和防护、舰船结构抗爆能力评估、装舰设备的冲击环境预报和试验、装舰设备抗冲击能力强化和评估、设备抗冲击防护等一系列关系舰船抗爆抗冲击的技术难题,促进了我国舰船抗爆技术的进步。这些成果在型号工程中应用之后,不但解决了技术问题,还形成了多项标准和要求,提高了舰船的战斗力和生命力,他因此受到多次嘉奖。
  对于成绩,刘建湖不愿多提,而对于所在的集体,他却有着深切的荣誉感与自豪感。他所在的702所成立于1951年,是我国成立最早的船舶研究机构之一,坐落在风光秀美的太湖之滨—无锡;拥有功能齐全、配套完整的大中型现代化科研试验设施20余座,其规模之宏大、设施配套之齐全,属亚洲之最,处于世界前列。
  据刘建湖介绍,702所的舰船抗爆抗冲击研究也有悠久的历史。早在1961,舰船抗爆抗冲击团队就已经开始运作。目前已形成了以吴有生院士为核心,年轻硕士、博士为主的40多人的研究团队,具有完善的大型水下爆炸试验研究设施,承担了大量的基础研究、预先研究和型号研究任务。我国所有舰船的抗爆抗冲工作,都有这个团队的贡献,舰船设备的抗冲击试验考核任务也主要由这个团队承担。团队始终坚持“服务客户,服务国防”的理念,在舰船结构抗爆和设备抗冲击强度检测方面开展深入研究,改进测试方法,开发新型测试设备,承担了大量检测和试验任务,为部队和设计部门提供真实和客观的检测结果,为舰船抗爆抗冲击能力的提高提供技术支撑。
  提及此,刘建湖颇为自豪:“我们这里有完善的试验设施、专门的爆炸水池、深水爆炸压力罐等,还有各种形式和规格的冲击机,最大的冲击力达1000吨,很多试验设施都是国内独一无二的。综合来讲,无论基础能力、科研条件、创新成果、人员组成,我们都是国内舰船抗爆领域最强的,是我国舰船抗爆抗冲击领域最重要的研究基地。”
  团队创新硕果累累,刘建湖对创新感悟颇深:第一,要沉下心来打好基础。基础不扎实,不可能有根本性的创新。第二,要广开眼界,运用“他山之石”,借鉴他人的思路和方法,通过方法的碰撞,产生新的东西。第三,要有平等包容的心态,一定要多听别人的意见,要有平等包容的态度,形成平等互动的气氛。第四,要有挑战的勇气,要鼓励挑战,不迷信权威。
  我国在海空装备方面,与发达国家一直存在着巨大的代差。刘建湖对此亦有清醒认识:“就目前来说,我们(在装备方面)差距非常大,尤其在工程应用方面。以前我们注重解决型号的‘有无’问题,比较关注舰船的日常使用性能和战斗性能,对于不打仗体现不出来的抗爆问题长期重视不够,直接导致了基础薄弱,再加上在工程设计和试验考核中经常采用‘鸵鸟政策’,回避舰船抗爆抗冲击中存在的问题,因此在舰船抗爆抗冲击工程层面差距更为巨大。我们要充分认识到舰船生命力和抗爆抗冲击能力对于舰船战斗力的重要性,要从基础层面和工程层面加强组织和投入,提高装备的战斗力和生命力。领导机关要发挥主导作用,技术人员踏踏实实做好研究工作,这样,上层建筑和生产力相互适应,必然能够改变我们的落后局面。”
  进入新世纪,人民海军以前所未有的步伐追逐世界新军事变革大潮。走出近海,走向深蓝,是中国海军的蓝海之梦。而这个梦想的实现,则需要强有力的实力作为支撑。刘建湖显然对此颇为期待,“应该说,要实现蓝海战略,对装备的可靠性和生命力必定提出更高的要求。一旦舰船在远海受攻击受损,若没有远洋基地,则救援难度非常大,这就对舰船的抗爆炸抗冲击力提出更高的要求,使舰艇在受到敌方攻击时,损伤最低。因此,蓝海战略的实施,对装备的抗爆抗冲击的性能将会得到重视,这对我们来说,既是机遇也是挑战。”
  舰船抗爆抗冲击技术是涉及到国家核心利益的技术,必须依靠自力更生,基本上借不到外力。“困难比较多,最大的困难是技术封锁,得不到资料,得到的资料参考价值不大,借用不了先进的基础平台,很多工作要从基础工作做起,需要补课的方面很多。这样一来经费和时间都不太能保证,所以我们一直压力比较大,需要咬紧牙关,负重前行。”
  坚持的动力来自哪里?刘建湖说:“一方面,我们对于自己从事的事业有希望、有期待,可以说是‘位卑未敢忘忧国’,认为自己有责任,把海军装备战斗力生命力不断提高,使我们不再受人欺负,扬眉吐气;另一方面,作为一个中国人,对祖国有很深的感情,如果我们能为国家的兴旺发达献出微薄之力,也对得起‘中国人’这个称号。”